Технологическое оборудование и технологическая оснастка

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Машиностроение – это отрасль  производства, занимающаяся изготовлением  машин, приборов, механизмов промышленного  и бытового назначения. Она является основой экономического развития нашей  страны. Отечественное машиностроение является базой для ракетно-, авиа-, дизеле- строения, автомобильной, химической, электронной и других отраслей промышленности, обеспечивающих экономическую независимость и обороноспособность нашего государства. Технология машиностроения в настоящее время представляет собой отрасль технологических наук, занимающихся разработкой средств, методов и приемов человеческой деятельности, для изготовления новых деталей и машин заданного качества на основе применения компьютерной техники и компьютерных систем автоматизированного проектирования. Современные машины немыслимы без использования глубоких знаний в области механики, электроники, вычислительной техники и т.д.

Развитие машиностроительной промышленности способствует повышению благосостояния общества. Труд специалистов – машиностроителей становиться все сложней и интересней. Именно машиностроение является главной отраслью народного хозяйства, которое определяет возможность развития других отраслей.

Технологический уровень любого производства в каждой отрасли определяется уровнем  технологии. При этом важно понять, как эффективно изготавливаются машины заданного качества в установленном количестве, при наименьших затратах. Для проектирования оптимальных технологических процессов необходимы знания о технологических процессах, способах и методах обработки наиболее эффективно используемых в производственном процессе.

Машиностроение поставляет новую  технику всем отраслям народного  хозяйства, определяет технологический  процесс страны и оказывает решающее влияние на создание материальной базы нового общества.

 В настоящее время поставлена задача усилить на предприятиях технологическую дисциплину, повышать научно-технологический уровень и качество выпускаемых изделий, всесторонне совершенствовать технологию, методы организации и управления процессами производства.

Широкому применению прогрессивных  типовых технологических процессов , оснастки и оборудования, средств  механизации и автоматизации  содействует Единая система технической  подготовки производства(ЕСТПП), обеспечивающая для всех предприятий и организаций системный подход к оптимизации выбора методов и средств технологической подготовки производства(ТПП). Единство структур и положений ТПП предусматривает взаимосвязь её с другими функциональными подсистемами автоматизированных систем управления (АСУ) всех уровней с применением технологических средств обработки информации.

Технологическая подготовка производства, осуществляемая по ЕСТПП,  создает  условия  для максимальной экономии времени, эффективного освоения новой  техники, всестороннего совершенствования технологии и организации производства. Основными принципа ЕСТПП является запуск на производство изделий, отработанных на технологичность; широкое применение типовых технологических процессов; стандартизация и унификация оборудования, технологической оснастки и инструмента; автоматизация и механизация инженерно-технических и управленческих работ.

Тема моей курсовой работы «Разработка  проекта технологического участка  и технологии для изготовления детали типа «Вал» в условиях мелкосерийного производства» является актуальной, так как от соблюдения технологии изготовления детали зависит себестоимость производства, производительность.

Основной целью работы является разработка проекта участка и  технологии для изготовления детали типа «Вал».

Задачами моей курсовой работы являются:

• Определить размер операционной партии
• Выбрать исходные заготовки и определить размеры дополнительных отклонений и припусков на обработку
• Выбрать технологическую базу, т.е. поверхность базирования и закрепления заготовки, обеспечивающих заданную точность изготовления детали
• Разработать технологический процесс изготовления детали
• Выбрать необходимое оборудование и технологическую оснастку.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

1. Наименование изделия: Вал 

Чертеж детали

Материал: Сталь 45 ГОСТ 1050-88.

2. Годовая производственная программа.

В год предприятие выпускает 12 650 деталей типа «Вал», при этом предприятие работает 5 дней в неделю, то есть 253 рабочих дня в году, каждый из которых составляет 8 часов. На производстве присутствует брак. Поэтому годовой выпуск деталей рассчитывается по формуле:

, где

β – процент брака на данную обработку

t – время до запуска в производство

Nп – партия

В нашем случае:

β – 2%

t – 1 год

Nп – 12650 штук

Поэтому

 Рассчитаем размер операционной  партии деталей, который рассчитывается  по формуле ^[1]:

n = N×t / Фу,

где N – количество деталей одного наименования и размера, выпускаемые в год; t – необходимый запас заготовок на складе (так, на предприятии запас крупных заготовок составляет 2-3 дня, средних на 5 дней, мелких – 30 дней); Фу – количество рабочих дней в году. В моем случае деталь на складе не хранится.

Таким образом:

n = 12 903 / 253 = 51 штука.

Размер операционной партии деталей  равен 51 штука за 1 день.

3. Масса детали.

Рассчитаем массу детали по следующей  формуле:

m_и = V_и ×q,

где V_и – объем изделия; q – удельный вес.

Удельный вес: Сталь 45q’ = 7, 85 гр/см³ .

Схематично деталь, представленная на чертеже, состоит из трех цилиндров, каждый из  которых имеет свой объем. Рассчитаем объем детали по следующей формуле:

V_и = åV_i,

где V_i - объем каждого цилиндра, который рассчитывается:

 

V_i= p×r_i²×h_i,

где p - число равное 3, 14; r_i – радиус каждого цилиндра; h_i – высота каждого цилиндра. Таким образом, объем каждого цилиндра равен:

V₁= p×r₁²×h₁ = 3, 14 × 5² × 9,5 = 745,75 см³

V₂= p×r₂²×h₂ = 3, 14 × 4,7² × 0,5 = 34,68 см³

V₃= p×r₃²×h₃ = 3, 14 × 4,75² × 2 = 141,7 см³

Исходя из полученных данных:

V_и = åV_i = 745,75 + 34,68 + 141,7 = 922,13 см³

При этом масса детали:

m_и = V_и ×q = 922,13 × 7, 85 = 7238,7 » 7239 гр.

4. Цена материала:

Цена стали составляет 20 000 рублей за 1 тонну, таким образом цена за 1 килограмм составит:

20 000 / 1000 = 20 руб/кг.

Цена отходов составляет 10% от стоимости  материала, и равняется:

20 × 10% = 2 руб/кг.

    5. Форма оплаты труда:

• Основных рабочих – сдельно-премиальная
• Вспомогательных рабочих – повременно-премиальная
• ИТР – оклад.

6. Премия:

• Основных рабочих – 40%
• Вспомогательных рабочих – 20%, количество вспомогательных рабочих – 20-25% от общего числа.
• ИТР – 10%

7. Отчисления во внебюджетные  фонды – 34%

8. Режим работы в 1смену по 8 часов.

9. Коэффициент общезаводских расходов – 18,5.

10. Коэффициент коммерческих расходов  – 10%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ВЫБОР И РАССТАНОВКА ОБОРУДОВАНИЯ

 

При выборе оборудования для каждой технологической операции необходимо учитывать следующие основные факторы:

1. Годовой объем выпуска деталей;
2. Тип производства;
3. Размеры и расположение обрабатываемых поверхностей;
4. Требования к точности, шероховатости поверхности и экономичности обработки;
5. Наиболее полное использование станков по мощности и по загрузке;
6. Простоту обслуживания;
7. Стоимость.

По техническим характеристикам  станок должен отвечать следующим требованиям:

1. Рабочая зона станка должна соответствовать габаритам обрабатываемой детали;
2. Мощность, жёсткость и кинематические возможности станка должны позволять вести работу на оптимальных режимах резания;
3. Производительность станка должна соответствовать заданному объему выпуска деталей.

Планировка оборудования и рабочих мест на участке механического цеха

• определение расстояний между станками;
• расположение главных и второстепенных проходов;
• определение габаритов транспортных средств;
• определение мест складирования обрабатываемых заготовок.

Определение мест складирования обрабатываемых заготовок может быть выполнено:

• по типам станков (групповой способ), когда станки располагаются группами по виду обработки (токарные, фрезерные, шлифовальные и т.д.) в последовательности, принятой для обработки основного вида заготовок данного участка;
• по порядку технологических операций, когда станки располагают в порядке последовательности операций технологического процесса изготовления деталей определённой группы;
• по типам изделий, когда весь цех разбит на отдельные участки, предназначенные для изготовления деталей определенных видов. В этом случае станки могут быть расположены по типам или по порядку технологических операций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 РОЛЬ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ СЛУЖБ  В ОРГАНИЗАЦИИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКЕ  ПРОИЗВОДСТВА

 

1. Служба материально-технического снабжения (МТС) обеспечивает ритмичное и комплексное получение предприятием основных и вспомогательных материалов, комплектующих изделий, топлива, оборудования, стандартного инструмента и других средств производства.

Оперативно-заготовительная работа заключается:

• в определении поставщика необходимых изделий (оборудования, инструмента, материалов и т.д.);
• в установлении договорных отношений с предприятиями-поставщиками;
• в контроле выполнения договорных обязательств;
• в завозе материалов на предприятие.

2. Инструментальное хозяйство

• определяет потребность предприятия в оснастке (Инструментах и приспособлениях);
• закупает стандартный инструмент;
• разрабатывает документацию на нестандартный инструмент и заказывает его в цехах по изготовлению оснастки;
• цехи по изготовлению оснастки изготавливают необходимую оснастку.

3. Складское хозяйство

Склады на промышленных предприятиях играют важную роль в  общем технологическом процессе производства,  они поддерживают или задают ритм производства.

Подсчитано, что из общего производственного цикла детали, узлы, изделия не более 10%  времени проходят обработку на станках или другую технологическую обработку (сварка, нанесение покрытий, термообработка и др.), а остальное время их перемещают, или хранят в складах.

Поэтому от уровня технической оснащённости и организации работ на этих складах  зависит организованность, общий  ритм и эффективность производственного  процесса.

4. Транспортное хозяйство  завода

Обеспечивает ритмичную работу рабочих мест, участков, цехов и равномерный выпуск готовой продукции.

В зависимости от вида выпускаемой  продукции при организации подготовки производства определяется система  обеспечения производства внешним  транспортом и виды межцехового  и внутрицехового транспорта, а так  же составляются и оптимизируются схемы грузопотоков.

5. Энергетическое хозяйство

При подготовке производства новых  изделий учитывается изменение  в структуре и объёмах энергопотребления.

Определяются нормы расхода  электроэнергии, сжатого воздуха, воды, теплоэнергии, т.е. определяется энергоёмкость нового изделия.

6. Ремонтное хозяйство

Так же учитывает переход на производство новых изделий.

Производится корректировка и  переподготовка состава работников, разрабатываются планы ППР нового оборудования и т.д.

 

 

4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ

ВЫБОР ЗАГОТОВКИ

Рассчитаем массу детали :

V₁=pr²_{1 1} = 3,14 * 50² * 95 = 3,14 * 5² * 9,5 = 745,75 см³ 
V₂=pr²_{2 2} = 3,14 * 47² * 5 = 3,14 * 4,7² * 0,5 = 34,68 см³

V₃=pr²_{3 3} = 3,14 * 47,5² * 20 = 3,14 * 4,75² * 2 = 141,7 см³

V_д= V₁ + V₂ + V₃ = 745,75 + 34,68 + 141,7 = 922,13 см³

М_д = 922,13 * 7,85 = 7238,7 гр

Рассчитаем массу заготовки.

М_з= 52,5 * 3,14 * 62 = 10220,7 гр

Рассчитаем коэффициент использования металла:

К_им= 7238,7 / 10220,7 = 0,71

Рассчитаем себестоимость заготовки по материалу

С=А*М_з*К_п

где А-стоимость единицы массы металла детали в зависимости от его марки, геометрии, сложности и способа получения

М_з- масса заготовки

К_п- коэффициент учитывающий тип и вид производства

Рассчитаем наиболее выгодный способ изготовления заготовки, учитывая, что у нас мелкосерийное производство (Приложение     ):

Отливка=10220,7*0,03*1,55= 475,3

Поковка на молотах=10220,7*0,03*1,8=551,9

Поковка кривошиб=10220,7*0,03*3=919,9

Прокат=10220,7*0,03*1=306,6

Перед тем как перейти к изготовлению, необходимо:

1.Проверить наличие сопроводительных  документов (сопроводительный паспорт), подтверждающий соответствие материала  чертежу

2.Проверить визуально качество  поставляемого материала на отсутствие  механических повреждений

3.Проверить диаметр заготовки.

Технологический процесс изготовления детали имеет следующие последовательные действия и операции:

1. Токарно-револьверная (заготовка)

- подрезать торец

- проточить заготовку, до Æ 95 за 2 прохода на длину 20мм

- подрезать торец, выдерживая размер 25мм

- проточить деталь, выдерживая  размер Æ 94;5 мм. Снять фаску 2´45°

2. Токарно-револьверная (деталь переустановить)

- подрезать торец, соблюдая размер 120 мм

- проточить деталь, выдерживая  Æ100 на длину 95 мм за 2 прохода

3. Гальваническая

- нанести покрытие Ан.окс.хр.

5. Моечная

6. Контрольная

- оборудование: штангенциркуль.

7. Транспортировочная

Для того, чтобы определить затраты  времени на изготовление единицы  продукции (вал) необходимо использовать определенные расчетные формулы. Так, для определения основного операционного времени применяют следующую формулу: 

t_o = (L / S × n)  ×i,

где L – длина прохода (мм), S – подача на оборот (мм/оборот), n – частота вращения (оборот/мин), i – число проходов (рабочих ходов). Длина прохода резца:      L = l + y + D,

где l – длина обрабатываемой поверхности (мм), y – длина врезания (мм), D - длина перебега (мм).

Для вычисления основного операционного  времени примем за постоянные следующие  режимы резания: S = 0,1 мм/оборот; n = 400 оборот/мин; y = D = 2 мм^[2].

Исходя из выше перечисленных данных, произведем следующие расчеты:

1. Рассчитаем время на подрезку торца:

L = l + y + D = 52,5 + 2 + 2 = 56,5 мм

t_o = (L / S × n)  × i = 56,5 / 400 × 0,1 × 1 = 1,41 мин

     2) Рассчитаем время на проточку заготовки до Æ 95 за 2 прохода на длину 20мм:

L = l + y + D = 20 + 2 + 0 = 22 мм

t_o = (L / S × n)  × i = 22 / 400 × 0,1 × 2 = 1,1 мин

      3) Рассчитаем время на подрезку торца с выдерживанием размер 25мм:

 l = (105мм – 95 мм)/2  = 5 мм

L = l + y + D = 5 + 2 + 0 = 7 мм

t_o = (L / S × n)  × i = 7 / 400 × 0,1 × 1 = 0,16 мин

      4) Примем  время на снятие фасок и  проточку детали с выдерживанием  размера Æ 94;5 мм равным 0,2 мин

  0,2 × 2 = 0,4 мин

     5) Рассчитаем  время на подрезку торца заготовки, соблюдая размер 120 мм:

L = l + y + D = 52,5 + 2 + 2 = 56,5 мм

t_o = (L / S × n)  × i = 56,5 / 400 × 0,1 × 1 = 1,41 мин

    6) Рассчитаем время на проточку детали, соблюдая Æ100 на длину 95 мм за 2 прохода:

L = l + y + D = 95 + 2 + 2 = 99 мм

t_o = (L / S × n)  × i = 99 / 400 × 0,1 × 2 = 4,95 мин

Рассчитаем общее основное время:

t_{o (общ)} = 1,41 + 1,1 + 0,16 + 0,4 + 1,41 + 4,95 = 9,43мин

Исходя из имеющихся данных, получим, что вспомогательное время (t_в) на установку и снятие детали за один установ составляет 0, 43 мин. Таким образом на всю делать будет составлять 0,43*2 = 0,86 мин.

Для определения  трудоемкости детали можно воспользоваться двумя способами – расчетным и с помощью готовых данных, полученных из справочника. Я воспользовалась расчетным способом. Для этого необходимо рассчитать штучное время на каждую операцию:

t_{шт 1} = (t_o1 + t_в) × (1 +   (a + b + g) / 100) ,

где a - время на технические обслуживание рабочего места, которое составляет 2 %; b - время  на организацию обслуживания рабочего места, равное 1,5 %; g - время на личные нужды рабочего, равное 5 %. Таким образом получаем:

t_{шт 1} = (1,41 + 0,14) × (1 + (2,25+1,65+5) / 100) = 1,7 мин

t_{шт 2} = (1,1 + 0,14) × (1 + (2,25+1,65+5) / 100) = 1,4 мин

t_{шт 3} = (0,16 + 0,14) × (1 + (2,25+1,65+5) / 100) = 0,3 мин

t_{шт 4} = (0,4 + 0,14) × (1 + (2,25+1,65+5) / 100) = 0,5 мин

t_{шт 5} = (1,41 + 0,14) × (1 + (2,25+1,65+5) / 100) = 1,7 мин

t_{шт 6} = (4,95 + 0,14) × (1 + (2,25+1,65+5) / 100) = 5,5 мин

Следующим этапом является определение  штучно-калькуляционного времени:    

t_шк = t_шт + (t_пз / P),

где t_пз – подготовительно-заключительное время, н/ч; Р – партия деталей ,шт. Изучив имеющуюся литературу^[3], определяем, что подготовительно-заключительное время составляет 17 минут. Учитывая, что партия деталей равна 51 штука, определяем, что на 1 операцию t_пз  составляет 0,05 мин. Используя справочную литературу^[4], было выяснено, что операции выполняются токарем 4 разряда.

Рассчитаем штучно-калькуляционное  время:

t_шк1 = t_шт1 + t_пзi = 1,7 + 0,05 = 1,75

t_шк2 = t_шт2 + t_пзi = 1,4 + 0,05 = 1,45

t_шк3 = t_шт3 + t_пзi = 0,3 + 0,05 = 0,35

t_шк4 = t_шт4 + t_пзi = 0,5 + 0,05 = 0,55

t_шк5 = t_шт5 + t_пзi = 1,7 + 0,05 = 1,75

t_шк6 = t_шт6 + t_пзi = 5,5 + 0,05 = 5,55

и заполним таблицу (Приложение     )

Для определения того, насколько  качественно будет выпускаться продукция, необходимо изучить основное оборудование. Так, основные показатели отражены в таблице 2 (Приложение    )

 

4.1 Определение годового  фонда времени работы оборудования

Действительный годовой фонд времени  работы оборудования определяется, исходя из количества рабочих дней в году, продолжительности смены, количества смен и коэффициента потерь времени на планово-предупредительные работы, который составляет 2-12%, в зависимости от качества и возраста оборудования. Примем его равным 2%:

Рд = [(К – ПВ) × q – Пр × q’] × S × (1 – b)       (час)

Где К – количество календарных  дней в году; ПВ – количество праздничных  и выходных дней в году; Пр – количество предпраздничных дней в году; q – продолжительность смены, час; q’ – сокращение рабочего дня в часах в предпраздничные дни (q’ = 1 час); S – количество смен; b – коэффициент потери времени на планово-предупредительные работы.

Таким образом, годовой фонд времени  работы оборудования составляет:

Рд = [(365 – 113)×8 – 5×1]×1× (1 – 0,02) = (2016 – 5) × 0,98 = 1970 часов.

 

4.2 Расчет штучно-калькуляционного  времени и расценок по операциям

Сдельная расценка на операцию (Р_сд) рассчитывается по формуле:

Р_сд = С_час × t_шк,     (руб.),

Где С_час – часовая тарифная ставка соответствующего разряда работы в рублях; t_шк – штучно-калькуляционное время. Исходя из справочной литературы [], возьмем часовую тарифную ставку равной 120 руб/час. Используя предыдущие данные, рассчитаем сдельные расценки для каждой операции и занесем данные в таблицу.

Р_сд = С_час × t_шк1 = 120 × 0,19 = 22,8 руб/час

Нормы штучно-калькуляционного времени  и расценок по операциям

 

4.3 Определение потребного количества  оборудования и его загрузки

Исходя из трудоемкости годового приведенного выпуска, по каждой операции рассчитывается потребное количество оборудования.

Расчетное количество оборудования на каждой операции определяется по формуле:

n_расч = N_пр × t_шт / Рд × К_вн, (единиц)

где N_пр – по годовая программа выпуска изделий по плану (шт), Рд – действительный фонд времени работы оборудования в плановом году, час; К_вн – коэффициент выполнения норм, равный 1,1.

n_расч = N_пр × t_шт / Рд × К_вн = 12903 × 0,19 / 1970 × 1,1 = 2451,6  / 2167 = 1,13 единиц

Расчетное количество (дробное) округляется  до целого в большую сторону. Таким  образом, получают принятое количество оборудования n_прин = 2. Коэффициент загрузки оборудования по участку определяется по формуле:

К_з. = n_расч / n_прин.

К_з. = 1,13 / 2 = 0,6

Расчет количества оборудования и  коэффициент его нагрузки по участку (Приложение     )

На основании расчетов количества оборудования строиться график загрузки оборудования (Приложение     ) и составляется ведомость оборудования (Приложение      ) причем, 1,1 – коэффициент, учитывающий затраты на транспортировку и монтаж оборудования.

 

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА РАБОТНИКОВ НА УЧАСТКЕ

В состав работающих цеха входят производственные (основные) и вспомогательные рабочие, руководители (менеджеры), специалисты, служащие и младший обслуживающий  персонал (МОП).

К производственным рабочим относятся  станочники, операторы станков с ЧПУ, Тл есть рабочие, занятые непосредственно обработкой и изготовлением деталей (изделий).

Численность производственных рабочих  определяется исходя из общей трудоемкости отработки (Т_п) действующего полезного годового фонда времени работы рабочего (F_п), коэффициента выполнения норм времени (К_вн) и нормы обслуживания.

Ч_осн = (t_шк × N_пр) / (F_п × К_вн),

Где F_п – действительный полезный годовой фонд времени работы одного производственного рабочего, час.

Действительный (полезный) годовой фонд времени работы одного рабочего определяется из баланса рабочего времени (Приложение     ).

Результаты расчетов численности производственных рабочих сводим в таблицу (Приложение     ).

Ч_осн = (t_шк × N_пр) / (F_п × К_вн) = (0,19 × 12903) / (1755× 1,1) = 2451,57 / 1930,5 = 1,27.

Расчетную численность производственных рабочих округляем до принятой по правилам округления до целых единиц:

1,27 = 2 человека.

 К вспомогательным рабочим  относятся рабочие, обслуживающие  производство, - наладчики, контролеры  ОТК, транспортные рабочие по ремонту инструмента и оборудования и так далее. К категории МОП относятся уборщики служебных и бытовых помещений, дворники, гардеробщики, курьеры. Расчет численности вспомогательных рабочих цеха и МОП может производиться по трудоемкости планируемого объема работ, по количеству рабочих мест, по нормам обслуживания и по нормативам относительной численности (в % отношении от числа производственных рабочих или от количества производственного оборудования).

В курсовой работе количество определяется численность наладчиков по формуле:

Ч_н = (n_пр × 2) / Н_обс,

Н_обс – нормы обслуживания рабочим за смену, которые равняются 8-10 единиц станков. Примем оптимальной величину, равную 10.

Ч_н = (n_пр × 2) / Н_обс = (1 × 2) / 10 = 0,2

Численность контролеров – 5-10 % от численности основных рабочих, примем за оптимальную – 8%:

1 × 8% = 0,08;

Численность транспортных рабочих  – 3-5% от численности основных рабочих, примем за верную численность = 4%:

1 × 4% = 0,04.

Результаты расчетов численности  вспомогательных рабочих представляются в таблице (Приложение     ).

Примечание. Вспомогательные рабочие  будут осуществлять свои функциональные обязанности в составе участка (цеха), в который входят станки, на которых будут изготавливаться данная деталь. Их заработная плата будет учитываться при расчете себестоимости детали пропорционально загрузке.

К руководителям и специалистам участка относятся: старший мастер, сменный мастер и технолог. Расчет их численности производится по штатному расписанию из расчета старший мастер на 3 сменных мастера, 1 мастер на 25 человек основных и вспомогательных рабочих, 1 технолог на 100 основных рабочих. К счетно-конторскому персоналу участка относится учетчик (1 на участок). Расчет представляем в таблице (Приложение     ).